A fénytolvajok
A Galileo első teleszkópjának 1610-es feltalálása óta az optika használóit az abszorpció és a visszaverődések rontják, amelyek drámaian csökkentik a néző szemébe jutó használható fény mennyiségét. Minden optikai elem (egyedi lencse, prizma vagy tükör) elkerülhetetlenül elnyeli a rajta áthaladó fény egy részét. Sokkal jelentősebb azonban az a tény, hogy a fény kis százaléka minden levegő-üveg felületről visszaverődik. A bevonat nélküli optikák esetében ez a „visszaverődési veszteség” felületenként 4 és 6 százalék között változik, ami nem tűnik túl rossznak, amíg rá nem jön, hogy a modern optikai műszereknek 10-16 ilyen felületük van. A nettó eredmény akár 50 százalékos fényveszteség is lehet, ami gyenge fényviszonyok mellett különösen zavaró.
Súlyosabb azonban az a tény, hogy a visszaverődő fény nem tűnik el egyszerűen, halványabb képet hagy maga után. Ehelyett a hangszer belsejében folyamatosan ugrál a felületről a felületre, és a második, harmadik és negyedik visszaverődésből származó fény egy része végül a hangszer kilépő pupilláin keresztül a néző szemébe jut. Az ilyen szórt fényt "felvillanásnak" nevezik, és úgy definiálják, mint "nem képalkotó, koncentrált vagy szórt fényt, amelyet az optikai rendszeren keresztül továbbítanak". Az eredmény fátyolos tükröződés vagy homályosság, amely elfedi a kép részleteit és csökkenti a kontrasztot. Extrém esetekben akár szellemképeket is okozhat. Extrém példa lehet, ha egy alacsony hegygerinc árnyékos oldalán próbálja meg üvegezni a vadat, miközben erős napfény áramlik a tetejére és a műszer objektívlencséjébe. (Soha ne nézzen közvetlenül a napba, akár optikával, akár anélkül, mert súlyos szemkárosodást okozhat.)
Egyrétegű tükröződésgátló bevonatok
A reflexiós fényveszteség problémájának régóta várt megoldása az 1930-as évek közepén érkezett meg, amikor Alexandar Smakula, a Carl Zeiss mérnöke kifejlesztette és szabadalmaztatta a „Zeiss nem tükröződő lencsebevonat-rendszert” (jelenleg anti-reflexiós vagy AR bevonatnak hívják). „Az évszázad legfontosabb fejleménye az optikai tudományban” volt. Nem sokkal ezután a második világháború katonai szükségletei felgyorsították a bevonat fejlesztését, amelyet a szövetségesek és a tengelycsapatok egyaránt használtak optikai műszerekben, a terepi szemüvegtől (távcső) a bombairányítókig.
Az AR bevonatok mögött meghúzódó elmélet (lásd az alábbi ábrát) egy nagyon bonyolult tudományos koncepció. Alkalmazása során átlátszó fóliából áll, általában MgF2 magnézium-fluoridból, egynegyed fényhullámhossz (körülbelül hat milliomod hüvelyk) vastagságú, amelyet molekuláris bombázással tiszta üvegfelületre helyeznek. Hatalmas technológiai diadal volt az ilyen, mikroszkopikusan vékony film felvitelére szolgáló módszer kidolgozása, amely vákuumkamrákban történik. Ez az egyrétegű tükröződésgátló bevonat csökkentette a fényvisszaverő fényveszteséget a bevonat nélküli felületek esetében 4-6 százalékról körülbelül 1,5-2 százalékra bevont felületeknél, így a teljes fényáteresztő képesség körülbelül 70 százalékkal nőtt a teljesen bevont műszerek esetében, ami Figyelembe véve a képrontó fénycsillapítás ezzel járó csökkenését, ez figyelemre méltó javulás volt.
Többrétegű tükröződésgátló bevonatok
A még mindig széles körben használt egyrétegű bevonatok nagy hiányossága, hogy csak a fény adott hullámhosszán (színén) működnek tökéletesen, ahol a bevonat vastagsága megegyezik a hullámhossz egynegyedével. Ez a hiányosság végül többrétegű szélessávú bevonatok kifejlesztéséhez vezetett, amelyek képesek hatékonyan csökkenteni a visszaverő fényveszteséget széles hullámhossz-tartományban. Napjaink legjobb többrétegű bevonatai minden levegő-üveg felületen akár kéttized százalékra is csökkenthetik a visszaverődő fényveszteséget.
A többrétegű bevonatokkal való bemutatkozásom 1971-ben történt, amikor a Pentax elkezdte használni a "Super Multicoating"-et a fényképezőgép objektívein, ahol szinte kiküszöbölte a becsillanó és a szellemképeket erős háttérvilágítású témák fényképezésekor. A sportoptikai gyártók kissé lassan kezdtek beállni, és csak 1979-ben mutatta be a Carl Zeiss a "T*" Multicoating-ot, amely valamivel több mint 90 százalékra növelte a Zeiss távcső fényáteresztő képességét, miközben javította a képkontrasztot. Azért tartott ilyen sokáig az első egyrétegű bevonatoktól a mai többrétegű szélessávú bevonatok megalkotása, mert az utóbbiak, bár ugyanazokon a tudományos elveken alapulnak, hihetetlenül bonyolultak, és több vékony réteget tartalmaznak különböző fluoridokból, oxidokból, dioxidokból, stb. Ahogy az várható volt, a számítógépek fontos szerepet játszanak az ilyen bevonatok kialakításában és alkalmazásában.
Bár az általános fényáteresztés továbbra is némileg javul, a legmagasabb szintek, amelyeket jelenleg ismerek, körülbelül 92 százalék a távcsöveknél és 95 százalék a céltávcsöveknél, ami jóval meghaladja az ilyen műszerek átlagát. Az elsődleges ok, amiért a céltávcsövek valamivel jobb fényáteresztő képességgel rendelkeznek, mint a távcsövek, az az, hogy egyszerű felállító lencséket használnak, nem pedig bonyolult prizmákat a képállításhoz.
Hasonlóképpen, a Porro prizmás távcsövek általában jobb fényáteresztő képességgel rendelkeznek, mint a hasonló optikai minőségű tetőprizmás távcsövek. Figyelemre méltó kivételek a Carl Zeiss távcsövek, amelyek a széles körben elterjedt Pechan típusú tetőprizmák helyett Abbe-Koenig tetőprizmákat használnak, amelyeknek egy tükrös (általában alumíniumozott vagy ezüstözött) felületük van, ahol a belső fény 4-6 százaléka elvész. visszaverődés. (A „teljes belső visszaverődésnek” nevezett eljárás során a Porro prizmák és az Abbe-Koenig tetőprizmák 100 százalékos visszaverődést kapnak minden belső felületükön, bevonat nélkül.) Egyes vezető gyártók megoldása a Pechan-prizma problémájára speciális multi- rétegű fényvisszaverő bevonatok, amelyek 99,5 százalékos visszaverődést kapnak a tükrözött felületeken.
A figyelmeztetés az, hogy nem szabad túlságosan elragadtatni magát a néhány extra százalékpontos fényáteresztési törekvésben. Gondoljunk például arra, hogy egy nagy teljesítményű optikai műszerben a fényáteresztés 5 százalékos növekedése nagyjából megegyezik egy 0,300 magnum puska csőtorkolati sebességének 150 fps-es növelésével – soha nem fogja észrevenni a különbséget.
Elérhető-e valaha a 100 százalékos fényáteresztés a sportoptikában? Soha nem szabad azt mondani, hogy „soha”, de a fizika törvényeinek módosításán kívül a válasz szinte biztosan nem!
Bevonat színei
Sokan úgy gondolják, hogy az AR bevonatok minőségét a felületekről visszaverődő fény színe határozza meg. Talán, de ahhoz, hogy ezt biztosan meg lehessen tenni, jelentős szakértelemre van szükség. A látható szín nem magának a bevonóanyagnak a színe, amely színtelen, hanem annak a fényhullámhossznak a visszaverő színe vagy kombinált visszaverő színe, amelyre a bevonat a legkevésbé hatékony. Például egy bevonat, amely a leghatékonyabb a vörös és a kék hullámhosszon, zöld visszaverődést eredményez. Ezzel szemben, ha a bevonat a zöld hullámhosszokon a leghatékonyabb, a visszaverődés valamilyen vörös és kék kombináció lesz, például bíbor. A magnézium-fluorid egyrétegű bevonataiból származó visszaverődések általában a halványkéktől a sötétliláig terjednek. Míg a legújabb többrétegű bevonatokról visszaverődő színek a szivárvány szinte bármilyen színűek lehetnek, a rendszer különböző optikai felületein különböző színek jelennek meg, addig az élénk fehér (színtelen) visszaverődés általában bevonatlan felületet jelez.
Bár tudománytalan, a következő, „csináld magad” teszt az AR-bevonatok kiértékeléséhez egyaránt tanulságos és informatív. Az egyetlen szükséges eszköz egy kis zseblámpa, vagy ennek hiányában egy felső lámpa. A trükk az, hogy a fényt a műszer objektívlencséjébe világítjuk, így a sugár mentén nézve láthatjuk a műszeren belüli különböző levegő-üveg felületekről visszaverődő fény képeit. (Megjegyzés: A visszaverődés a lencsék és prizmák közeli és távoli oldaláról is érkezik.) A fenti információk alapján, a színekkel kapcsolatban, képet kaphat arról, hogy milyen típusú bevonatokat használnak, és ami még fontosabb, a felületek bevonat nélküliek.
Más típusú bevonatok
A többi típusú optikai bevonat alapos lefedésére való hely hiányában a következő rövid összefoglalókat ajánlom.
Fáziskorrekciós (P) bevonatok:A Carl Zeiss (ki más?) által kifejlesztett és 1988-ban "P-bevonat" néven bevezetett fáziskorrekciós bevonat a második fontosságú a tetőprizmás műszerek tükröződésgátló bevonata után. A probléma (a Porro-prizmákban nem létezik) az, hogy a szemközti tetőfelületekről visszaverődő fényhullámok elliptikusan polarizálódnak, így fél hullámhosszal fázison kívül vannak egymással. Ez destruktív interferenciát, majd a képminőség romlását eredményezi. A P-bevonatok a destruktív fáziseltolódások kiküszöbölésével orvosolják a problémát.
Reflexiós bevonatok:Ezeket a tükörszerű bevonatokat – amelyek hatékonyságát gyakran a konstruktív interferenciának köszönhetik – gyakrabban használják a sportoptikában, mint gondolnánk. Példák: a legtöbb lézeres távolságmérő és az a néhány céltávcső, amely sugárosztót alkalmaz; vöröspontos irányzékok, ahol hullámhossz-specifikus bevonatot használnak a pont képének visszaverésére a lövő szemébe; és – ahogy korábban már szó volt róla – Pechan prizmával ellátott tetőprizmás műszerekben.
Hidrofób (vízlepergető) bevonatok:A vízlepergető bevonat archetípusa a Bushnell Rainguard bevonat, amely elvezeti a vizet és ellenáll a külső párásodásnak. Kiterjedten teszteltem a Rainguard bevonatot hideg éghajlaton, ahol a távcső okulárjának lencséjére való véletlen belélegzés elhomályosította volna a célpontot. Az eredmény az volt, hogy még akkor is elég jól láttam a célpontokat, hogy lőni tudjam a célpontokat, még ha szándékosan is belélegeztem az objektívet és az okulárlencséket, amitől azok bepárásodtak vagy fagyosak lettek.
Kopásálló bevonatok:Egyes tükröződésgátló bevonatok tartós hiányossága, hogy hajlamosak puhák lenni, és ezért könnyen karcolódnak. Szerencsére a mai „kemény” bevonatok, bár még mindig nem univerzálisan használatosak, nagymértékben javítják a kültéri optikák tartósságát a szemüvegektől a céltávcsövekig. A legkeményebb bevonat, amit teszteltem, a Burris Black Diamond 30 mm-es titán céltávcsövek T-lemezes külső lencsefelületén található. Nem tudtam megkarcolni, még egy borotvaéles zsebkés vágóélével sem. Ez utóbbi nem ajánlott.
Bevonatmegnevezések
Az optikagyártók gyakran használják a következő kifejezéseket annak leírására, hogy műszereiket milyen mértékben védik az AR-bevonatok.
Bevonatos optika (C) azt jelenti, hogy egy vagy több lencse egy vagy több felületét bevonták.
A teljesen bevont (FC) azt jelenti, hogy minden levegő-üveg felület legalább egy réteg tükröződésgátló bevonatot kapott, ami jó.
A többszörös bevonatú (MC) azt jelenti, hogy egy vagy több lencse egy vagy több felülete két vagy több rétegből álló AR bevonatot kapott. Ha jó hírű gyártók használják, ez a megjelölés általában azt jelenti, hogy az egyik vagy mindkét külső lencsefelület többrétegű bevonattal van ellátva, és a belső felületek valószínűleg egyrétegű bevonattal rendelkeznek.
A teljesen többrétegű bevonat (FMC) azt jelenti, hogy minden levegő-üveg felületet többrétegű tükröződésgátló bevonattal kell ellátni, ami a legjobb.
Sajnos egy adott típusú AR-bevonat nem mindegyike egyforma, sőt néhány hamis is lehet. Bármilyen szépek is, nagyon szkeptikus vagyok az úgynevezett "rubin" bevonatok értékével kapcsolatban, amelyek vakító mennyiségű vörös fényt vernek vissza, így a megtekintett tárgyak ijesztően zöldek. Amikor a vezető gyártók, mint például a Carl Zeiss, a Leica, a Nikon és a Swarovski elkezdenek rubint vagy más különleges bevonatokat használni, elkezdek hinni bennük. Az első védelmi vonal a gyengébb minőségű és hamis bevonatokkal szemben, ha olyan gyártótól vásárol, aki bizonyítottan becsületes múltra tekint vissza. Ez nem jelenti azt, hogy még a legjobb cégek is felülmúlják saját fejlesztésű bevonatukat. Általában a reklámozók ragadnak el.